JP2001356302A - 照明光学系及びこれを備えるプロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明光学系を構成する光学要素の省略化、簡
略化を図る。 【解決手段】 光源から射出された非偏光な光を偏光方
向の揃えられたほぼ１種類の直線偏光光に変換する偏光
変換光学系の２つの偏光変換光学素子は、照明光学系の
中心光軸を含む所定の面に対して互いの偏光分離面およ
び反射面が対称となるとともに、互いの偏光分離面が隣
接するように配置される。２つの偏光分離面に入射する
光の偏光変換光学系の光入射面は、２つの偏光変換光学
素子が配列される方向に平行な所定の方向の大きさが光
照射面の所定の方向の大きさにほぼ等しくなるように構
成される。各偏光変換光学素子の光射出面の所定の方向
の大きさは、それぞれ光照射面の所定の方向の大きさに
ほぼ等しくなるように構成される。略平行な光線束を射
出する光源は、射出される光線束の所定の方向の大きさ
が、偏光変換光学系の光入射面の所定の方向の大きさに
ほぼ等しくなるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の光照射面に
照明光を照射する照明光学系に関するものであり、光源
から射出された非偏光な光を所定の偏光方向を有する１
種類の直線偏光に変換して射出する照明光学系に関する
ものである。また、本発明は、この照明光学系を適用し
たプロジェクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プロジェクタでは、「ライトバルブ」と
呼ばれる電気光学装置の光照射面に照射された照明光
を、表示させたい画像情報に応じて変調し、この変調光
をスクリーン上に投射して画像表示を実現している。こ
の電気光学装置としては、通常、液晶パネルを利用した
液晶ライトバルブが用いられている。

【０００３】プロジェクタによって表示される画像は均
一で明るいことが好ましく、このためには、プロジェク
タ内に組み込まれた照明光学系から射出された照明光の
照度が均一、かつ、照明光の利用効率が高いことが望ま
しい。従来から、液晶ライトバルブの光照射面を均一に
照明する光学系としてインテグレータ光学系が利用され
ている。

【０００４】また、プロジェクタに利用される液晶ライ
トバルブは、通常、１種類の直線偏光光のみが利用され
るため、非偏光な光を射出する照明光学系の場合、液晶
ライトバルブで利用されない偏光方向の光が存在する。
このため、照明光学系から射出された照明光の利用効率
が悪くなる。従来から、液晶ライトバルブにおける照明
光の利用効率を高めるために、光源から射出された非偏
光な光を１種類の直線偏光光に変換する偏光変換光学系
を用いた照明光学系が利用されている。

【０００５】図８は、従来の照明光学系の要部を平面的
に示す概略構成図である。光の進行方向を＋ｚ方向（照
明光学系の光軸ＳＸと平行な方向）とし、光の進行方向
に向かって１２時の方向を＋ｙ方向（縦方向）とし、９
時の方向を＋ｘ方向（横方向）とする。この照明光学系
は、光源１１１０と、第１のレンズアレイ１１２０と、
第２のレンズアレイ１１３０と、偏光変換光学系１１４
０と、重畳レンズ１１５０とが光軸ＳＸに沿って順に配
列された構成を有している。第１のレンズアレイ１１２
０は、複数の小レンズ１１２２を有している。第２のレ
ンズアレイ１１３０は、第１のレンズアレイ１１２０の
複数の小レンズ１１２２に対応するように複数の小レン
ズ１１３２を有している。

【０００６】偏光変換光学系１１４０は、互いに平行な
偏光分離膜１１４２と反射膜１１４４とがｘ軸方向に沿
って複数組配列されている。これらの偏光分離膜１１４
２および反射膜１１４４は、ｚ軸方向に対して一定の傾
きを有している。各偏光分離膜１１４２の射出面側に
は、それぞれλ／２位相差板１１４８が設けられてい
る。

【０００７】光源１１１０から射出された略平行な光
は、第１のレンズアレイ１１２０の複数の小レンズ１１
２２によって複数の部分光線束に分割される。分割され
た複数の部分光線束は、第１のレンズアレイ１１２０及
び第２のレンズアレイ１１３０の各小レンズ１１２２，
１１３２の集光作用によって、偏光変換光学系１１４０
の偏光分離膜１１４２の近傍にそれぞれ集光される。光
源１１１０の光軸ＬＸは、第１のレンズアレイ１１２０
から射出される複数の部分光線束が偏光変換光学系１１
４０の偏光分離膜１１４２に効率よくに入射するように
照明光学系の光軸ＳＸに対して−ｘ方向にずれ量Ｄｐ
（＝Ｗｐ／２）だけずれて配置されている。なお、Ｗｐ
は偏光分離膜１１４２と反射膜１１４４との間隔を示し
ている。

【０００８】偏光分離膜１１４２近傍に集光された光の
うち、一方の直線偏光成分（例えば、ｐ偏光光）は偏光
分離膜１１４２をほとんど透過し、他方の直線偏光成分
（例えば、ｓ偏光光）は偏光分離膜１１４２でほとんど
反射される。偏光分離膜１１４２を反射した他方の直線
偏光成分は、反射膜１１４４で反射し、重畳レンズ１１
５０に入射する。一方、偏光分離膜１１４２を透過した
一方の直線偏光成分は、λ／２位相差板１１４８に入射
して他方の直線偏光成分と同じ偏光方向の直線偏光光に
変換されて、重畳レンズ１１５０に入射する。重畳レン
ズ１１５０に入射した複数の部分光線束は、それぞれ照
明対象である液晶ライトバルブの光照射面ＬＡ上でほぼ
重畳される。以上のように、従来の照明光学系は、光源
から射出される光線束を複数の部分光線束に分割し、分
割された複数の部分光線束を光照射面ＬＡ上で重畳する
ことにより、光照射面ＬＡを、ほぼ１種類の直線偏光光
でほぼ均一に照明することができる。

【０００９】なお、液晶ライトバルブの光照射面ＬＡ側
の近傍には、通常、複数の部分光線束のそれぞれを略平
行な光に変換するコンデンサレンズが設けられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の照明光学系は、
上述したように、光照射面ＬＡをほぼ１種類の直線偏光
光でほぼ均一に照明するために、複数のレンズアレイ１
１２０，１１３０と、重畳レンズ１１５０とで構成され
るインテグレータ光学系を利用している。しかし、照明
光学系に複数のレンズを有している場合、それぞれのレ
ンズに要求される特性上の制約から、装置の小型化や低
価格化が難しくなる場合がある。このため、プロジェク
タの小型化、低価格化のために、照明光学系を構成する
これらの光学要素の省略化、簡略化を図ることが望まれ
ている。

【００１１】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、従来の照明光学
系に比べて、照明光学系を構成する光学要素の省略化、
簡略化を図ることが可能な技術を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第
１の装置は、所定の光照射面に照明光を照射する照明光
学系であって、略平行な光線束を射出する光源と、前記
光源から射出された非偏光な光を偏光方向の揃えられた
ほぼ１種類の直線偏光光に変換する２つの偏光変換光学
素子を含む偏光変換光学系と、前記２つの偏光変換光学
素子から射出される２つの略平行な光線束を前記光照射
面上で重畳するように偏向する偏向光学系と、を備え、
各偏光変換光学素子は、非偏光な光を２種類の直線偏光
光に分離する偏光分離面と、前記２種類の直線偏光光の
うち一方を反射する反射面と、前記２種類の直線偏光光
のいずれか一方の偏光方向を他方の偏光方向に揃える偏
光変換要素と、を備え、前記２つの偏光変換光学素子
は、前記照明光学系の中心光軸を含む所定の面に対して
互いの偏光分離面および反射面が対称となるとともに、
互いの偏光分離面が隣接するように配置されており、前
記隣接する２つの偏光分離面に入射する光の前記偏光変
換光学系の光入射面は、前記２つの偏光変換光学素子が
配列される方向に平行な所定の方向の大きさが、前記光
照射面の前記所定の方向の大きさにほぼ等しくなるよう
に構成され、前記各偏光変換光学素子の光射出面の前記
所定の方向の大きさは、それぞれ前記光照射面の前記所
定の方向の大きさにほぼ等しくなるように構成されてお
り、前記光源は、射出される光線束の前記所定の方向の
大きさが、前記偏光変換光学系の光入射面の前記所定の
方向の大きさにほぼ等しくなるように構成されているこ
とを特徴とする。

【００１３】本発明の照明光学系は、光源から射出され
た非偏光な光を偏光方向の揃えられたほぼ１種類の直線
偏光光に変換し、２つの偏光変換光学素子から射出され
た２つの略平行な光線束のそれぞれを光照射面上に照射
する構成としている。また、各偏光変換光学素子の光射
出面の前記所定の方向の大きさが、それぞれ光照射面の
所定の方向の大きさにほぼ等しくなるように構成されて
いるおり、光源から射出された光が光照射面に照射され
るまでの間において、集光されることがない。このた
め、従来の照明光学系のように、光源から射出された光
を集光するレンズ等の光学要素を省略することができる

【００１４】また、本発明の照明光学系は、照明光学系
の中心光軸を含む所定の面に対して互いの偏光分離面お
よび反射面が対称となるように配置された２つの偏光変
換光学素子から射出された２つの光線束を、偏向光学系
によってそれぞれ偏向して光照射面上で重畳するように
構成されている。このため、一方の偏光変換光学素子か
ら射出される光線束のうち明るい光と、他方の偏光変換
光学系から射出される光線束のうち暗い光とが同じ光照
射面上の位置で重畳され、一方の偏光変換光学系から射
出される光線束のうち暗い光と、他方の偏光変換光学系
から射出される光線束のうち明るい光とが同じ光照射面
上の位置で重畳される。これにより、本発明の照明光学
系は、光照射面を所定の方向に沿ってある程度均一に照
明することができる。

【００１５】従って、本発明の照明光学系は、従来の照
明光学系に比べて、照明光学系を構成する光学要素の省
略化、簡略化を図ることが可能である。

【００１６】ここで、前記光源は、放射光を射出する光
源ランプと、前記放射光を反射して所定の方向に集光光
として射出する楕円面鏡と、前記集光光を略平行光に変
換して射出するレンズと、を備えることが好ましい。

【００１７】こうすれば、光源から射出される光線束の
所定の方向の大きさを、容易に、隣接する２つの偏光分
離面に入射可能な光入射面の所定の方向の大きさにほぼ
等しくなるようにすることができる。

【００１８】また、本発明の第２の装置は、画像を投射
するプロジェクタであって、照明光を射出する照明光学
系と、前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調
する電気光学装置と、前記電気光学装置で得られる変調
光を投射する投射光学系と、を備え、前記照明光学系
は、略平行な光線束を射出する光源と、前記光源から射
出された非偏光な光を偏光方向の揃えられたほぼ１種類
の直線偏光光に変換する２つの偏光変換光学素子を含む
偏光変換光学系と、前記２つの偏光変換光学素子から射
出される２つの略平行な光線束を前記電気光学装置の光
照射面上で重畳するように偏向する偏向光学系と、を備
え、各偏光変換光学素子は、非偏光な光を２種類の直線
偏光光に分離する偏光分離面と、前記２種類の直線偏光
光のうち一方を反射する反射面と、前記２種類の直線偏
光光のいずれか一方の偏光方向を他方の偏光方向に揃え
る偏光変換要素と、を備え、前記２つの偏光変換光学素
子は、前記照明光学系の中心光軸を含む所定の面に対し
て互いの偏光分離面および反射面が対称となるととも
に、互いの偏光分離面が隣接するように配置されてお
り、前記隣接する２つの偏光分離面に入射する光の前記
偏光変換光学系の光入射面は、前記２つの偏光変換光学
素子が配列される方向に平行な所定の方向の大きさが、
前記光照射面の前記所定の方向の大きさにほぼ等しくな
るように構成され、前記各偏光変換光学素子の光射出面
の前記所定の方向の大きさは、それぞれ前記光照射面の
前記所定の方向の大きさにほぼ等しくなるように構成さ
れており、前記光源は、射出される光線束の前記所定の
方向の大きさが、前記偏光変換光学系の光入射面の前記
所定の方向の大きさにほぼ等しくなるように構成されて
いることを特徴とする。

【００１９】本発明のプロジェクタは、上記発明の照明
光学系を適用しているので、従来の照明光学系を適用し
た場合に比べて、光学要素の省略化、簡略化を図ること
が可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。尚、以下の実施例においては、特に断
りのない限り、光の進行方向を＋ｚ方向（光軸と平行な
方向）とし、光の進行方向に向かって１２時の方向を＋
ｙ方向（縦方向）とし、９時の方向を＋ｘ方向（横方
向）とする。

【００２１】Ａ．照明光学系：図１は、本発明の一実施
例としての照明光学系の要部を平面的に示す概略構成図
である。この照明光学系１００は、光源ランプ１１０
と、凹レンズ１２０と、遮光板１３０と、偏光変換光学
系１４０と、偏角プリズム１５０とを備えている。光源
ランプ１１０と、凹レンズ１２０と、偏角プリズム１５
０とは、それぞれの中心光軸が照明光学系１００のシス
テム光軸ＳＸにほぼ一致するように配置されている。偏
光変換光学系１４０は２つの偏光変換光学素子１４０
Ａ，１４０Ｂを有している。２つの偏光変換光学素子１
４０Ａ，１４０Ｂは、システム光軸ＳＸを含み、ｙｚ平
面に平行な面を挟んで対称に配置されている。また、後
述する偏光分離面１４５が互いに隣接するように配置さ
れている。

【００２２】光源ランプ１１０は、発光管１１２と、楕
円面鏡１１４とを有している。発光管１１２から射出さ
れた放射光は、楕円面鏡１１４によっての所定の焦点位
置に集光する集光光に変換される。発光管１１２として
は、通常、メタルハライドランプや高圧水銀灯などが用
いられる。なお、楕円面鏡を放物面鏡に置き換えて発光
管から射出される光を略平行光とし、放物面鏡の開口部
近傍に凸レンズを配置することによって集光光とするよ
うにしてもよい。

【００２３】凹レンズ１２０は、光源ランプ１１０から
射出された集光光をシステム光軸ＳＸに略平行な光に変
換する。凹レンズ１２０のレンズ面は、集光光が略平行
光に変換されるような曲面形状を有している。

【００２４】図２は、遮光板１３０の概略正面図であ
る。遮光板１３０の中心軸１３０ａｘ（システム光軸Ｓ
Ｘに一致して配置されている）を中心とする開口部１３
０ａが設けられている。この開口部１３０ａの幅Ｗｏお
よび高さＬｏは、図示しない略矩形状の光照射面ＬＡの
幅および高さよりも小さくならない範囲でほぼ等しく設
定されている。なお、光照射面ＬＡの幅をＷｄ、高さを
Ｌｄとする。従って、光源ランプ１１０から射出し、遮
光板１３０を通過した光線束は、光照射面ＬＡにほぼ等
しい大きさの略平行光となる。

【００２５】図１の遮光板１３０から射出された光線束
のうち、システム光軸ＳＸよりも＋ｘ方向側の光線束は
第１の偏光変換光学素子１４０Ａに入射し、−ｘ方向が
側の光線束は第２の偏光変換光学素子１４０Ｂに入射す
る。

【００２６】なお、光源ランプ１１０と、凹レンズ１２
０と、遮光板１３０とが本発明の光源に相当する。な
お、遮光板１３０は省略することも可能である。

【００２７】図３は、第１の偏光変換光学素子１４０Ａ
について示す説明図であり、図３（Ａ）は概略斜視図を
示し、図３（Ｂ）は、拡大した概略平面図を示してい
る。この偏光変換光学素子１４０Ａは、偏光分離プリズ
ム１４２と、偏光分離プリズム１４２の＋ｘ方向側の側
面に隣接された反射プリズム１４３と、偏光分離プリズ
ム１４２の光射出面１４２ｂ側に隣接されたλ／２位相
差板１４４とで構成されている。

【００２８】偏光分離プリズム１４２は、２つの直角プ
リズムを貼り合わせることにより形成されたプリズム柱
であり、２つの直角プリズムが互いに貼り合わされる斜
面の一方に、誘電体多層膜を形成することにより偏光分
離面１４５が形成されている。反射プリズム１４３は直
角プリズムであり、直角プリズムの斜面に誘電体多層膜
あるいはアルミニウム膜を形成することにより反射面１
４６が形成されている。偏光分離プリズム１４２および
反射プリズム１４３のｘ方向の幅Ｗｐは、光照射面ＬＡ
の幅Ｗｄの約１／２となるように設定されており、偏光
分離プリズム１４２および反射プリズム１４３のｙ方向
の高さＬｐは、光照射面ＬＡの高さＬｄにほぼ等しく設
定されている。従って、偏光変換光学系１４０の光入射
面、すなわち、２つの偏光変換光学素子１４０Ａ，１４
０Ｂの光入射面の、ｘ方向の幅は、光照射面ＬＡの幅Ｗ
ｄにほぼ等しい。

【００２９】偏光変換光学素子１４０Ａは、偏光分離プ
リズム１４２に入射する光線束をほぼ１種類の直線偏光
光（例えば、ｓ偏光光やｐ偏光光）に変換して射出する
機能を有する。図３（Ｂ）に示すように、偏光分離プリ
ズム１４２の光入射面１４２ａから入射したｓ偏光成分
とｐ偏光成分とを含む非偏光光（ランダムな偏光方向を
有する入射光）は、偏光分離面１４５においてｓ偏光光
とｐ偏光光に分離される。ｐ偏光光は、偏光分離面１４
５をそのまま透過する。偏光分離面１４５を透過したｐ
偏光光の光射出面１４２ｂには、λ／２位相差板１４４
が配置されており、このｐ偏光光がｓ偏光光に変換され
て射出する。一方、ｓ偏光光は、偏光分離面１４５にお
いて反射され、さらに、反射面１４６において反射され
て、偏光分離面１４５を透過したｐ偏光光とほぼ平行な
状態で、＋ｘ方向に距離Ｗｐ（≒Ｗｄ／２）だけ平行移
動されて反射プリズム１４３の光射出面１４３ｂから射
出される。これにより、偏光変換光学素子１４０Ａを通
過した光は、そのほとんどがｓ偏光光となって射出され
る。なお、偏光変換光学系から射出される光をｐ偏光光
としたい場合には、λ／２位相差板１４４を、反射面１
４６において反射されたｓ偏光光が射出する光射出面に
配置するようにすればよい。

【００３０】第１の偏光変換光学素子１４０Ａの光入射
面１４２ａの全体に入射した略平行な光線束は、偏光分
離プリズム１４２の光射出面１４２ｂの全体から射出さ
れる光線束と、反射プリズム１４３の光射出面１４３ｂ
の全体から射出される光線束に分離される。従って、偏
光変換光学素子１４０Ａから射出される光線束は、ｘ方
向の光線束の幅が、光入射面１４２ａのｘ方向の幅Ｗｐ
（≒Ｗｄ／２）の２倍、すなわち、光照射面ＬＡのｘ方
向の幅Ｗｄにほぼ等しい略平行な光線束となる。

【００３１】なお、λ／２位相差板１４４が本発明の偏
光変換要素に相当する。

【００３２】第２の偏光変換光学系１４０Ｂは、上述し
たようにシステム光軸ＳＸを含み、ｙｚ平面に平行な面
を挟んで第1の偏光変換光学系１４０Ａに対称に隣接配
置されている点を除いて第１の偏光変換光学系１４０Ａ
と同様の構成である。

【００３３】図４は、偏光変換光学素子１４０Ａの変形
例を示す説明図である。この偏光変換光学素子１４０
Ａ’は、断面が平行四辺形の柱状の透光性部材１４７
に、断面が三角形の柱状の２つの透光性部材１４８が貼
り合わされた形状を有している。透光性部材１４７と透
光性部材１４８との界面には、偏光分離膜と反射膜とが
形成されている。偏光分離膜が形成された界面が偏光分
離面１４５として機能し、反射膜が形成された界面が反
射面１４６として機能する。λ／２位相差板１４４は、
偏光分離面１４５を透過した光が射出される部分、ある
いは、反射面１４６によって反射された光が射出される
部分に、選択的に貼り付けられる。この例では、偏光分
離面１４５の光の射出面のｘ方向の写像部分にλ／２位
相差板１４４を貼り付けている。なお、この偏光変換光
学素子１４０Ａ’は、３枚の板ガラスを貼り合わせて、
所定の角度で斜めに切断することによって作製すること
ができる。なお、偏光変換光学系１４０Ｂも偏光変換光
学系１４０Ａ’と同様の構成とすることができる。

【００３４】２つの偏光変換光学素子１４０Ａ，１４０
Ｂから射出され、システム光軸ＳＸに略平行な光線束
は、それぞれ図１の偏角プリズム１５０に入射する。図
５は、偏角プリズム１５０の概略斜視図である。偏角プ
リズム１５０は、２つの偏光変換光学素子１４０Ａ，１
４０Ｂから射出された略平行な光線束の中心軸１４０Ａ
Ｃ，１４０ＢＣがそれぞれ光照射面ＬＡの中心を通過す
るように（図１）、システム光軸ＳＸに一致するように
配置されている中心光軸１５０ａｘを含むｙｚ平面に対
して２つの光射出面１５０ａ，１５０ｂが対称に傾いて
形成されている。なお、この偏角プリズム１５０が本発
明の偏向光学系に相当する。

【００３５】図６は、偏角プリズム１５０の変形例を示
す概略斜視図である。この偏角プリズム１５０’は、第
１の偏光変換光学素子１４０Ａの反射面１４６からの射
出光に対応する光射出面１５０ａｒと、第１の偏光変換
光学素子１４０Ａの偏光分離面１４５からの射出光に対
応する光射出面１５０ａｔと、第２の偏光変換光学素子
１４０Ｂの偏光分離面１４５からの射出光に対応する光
射出面１５０ｂｔと、第２の偏光変換光学素子１４０Ｂ
の反射面１４６からの射出光に対応する光射出面１５０
ｂｒとがそれぞれ形成されている例を示している。この
場合、第１の光射出面１５０ａｒは、第１の偏光変換光
学素子１４０Ａの反射面１４６からの射出光が光照射面
ＬＡの中心から＋ｘ方向側の半分を照射するように形成
され、第２の光射出面１５０ａｔは、第１の偏光変換光
学素子１４０Ａの偏光分離面１４５からの射出光が光照
射面ＬＡの中心から−ｘ方向側の半分を照射するように
形成されている。第３の光射出面１５０ｂｔは、第２の
偏光変換光学素子１４０Ｂの偏光分離面１４５からの射
出光が光照射面ＬＡの中心から＋ｘ方向側の半分を照射
するように形成され、第４の光射出面１５０ｂｒは、第
２の偏光変換光学素子１４０Ｂの反射面１４６からの射
出光が光照射面ＬＡの中心から−ｘ方向側の半分を照射
するように形成されている。

【００３６】以上説明したように、本実施例の照明光学
系１００は、遮光板１３０から光照射面までの光路上を
通過する光を集光することなく、略平行光のままで、光
照射面ＬＡを照明することができる。

【００３７】ところで、一般に、光源ランプ１１０のよ
うな光源から射出される光の明るさは、光源光軸に近く
なるほど明るく、光源光軸から遠くなるほど暗くなる傾
向にある。従って、図１に示すように、光源ランプ１１
０から射出される光の明るさも、システム光軸ＳＸに一
致するように配置されている光源光軸付近が最も明る
く、ｘ軸に沿って＋ｘ方向および−ｘ方向に離れるに従
って暗くなり、かつ、ｙ軸に沿って＋ｙ方向および−ｙ
方向に離れるに従って暗くなる。また、この明るさの分
布は、通常、光源光軸を中心に対称である。なお、図１
では、説明を容易にするため、光源ランプ１１０から射
出される光のうち＋ｘ方向側の光の明るさを示す「明」
および「暗」の文字を丸で囲んで示している。

【００３８】以上のような分布を有する光のうち、シス
テム光軸ＳＸよりも＋ｘ方向側の光は、第１の偏光変換
光学素子１４０Ａに入射し、明るさの分布を保ったま
ま、偏光分離面１４５を透過する光と、反射面１４６を
反射する光に分離されて射出される。この結果、第１の
偏光変換光学素子１４０Ａから射出される光の明るさの
分布は、システム光軸ＳＸから＋ｘ方向側に離れるに従
って、順に、明、暗、明、暗となる。このため、第１の
偏光変換光学素子１４０Ａから射出された光によって照
明される光照射面ＬＡの明るさは、光照射面ＬＡに向か
って右側（−ｘ方向側）から明、暗、明、暗と分布する
ことになる。一方，システム光軸ＳＸよりも−ｘ方向側
の光も、第２の偏光変換光学素子１４０Ｂに入射し、明
るさの分布を保ったまま、偏光分離面１４５を透過する
光と、反射面１４６を反射する光に分離されて射出され
る。この結果、第２の偏光変換光学素子１４０Ｂから射
出される光の明るさの分布も、システム光軸ＳＸから−
ｘ方向側に離れるに従って、順に、明、暗、明、暗とな
る。このため、第２の偏光変換光学素子１４０Ｂから射
出された光によって照明される光照射面ＬＡの明るさ
は、光照射面ＬＡに向かって右側から暗、明、暗、明と
分布することになる。

【００３９】以上の説明からわかるように、第１の偏光
変換光学素子１４０Ａから射出される光によって照明さ
れる光照射面ＬＡの明るさの分布と、第２の偏光変換光
学素子１４０Ｂから射出される光によって照明される光
照射面ＬＡの明るさの分布とは、明と暗とが逆に分布し
ており、互いの分布を打ち消しあう関係にある。このた
め、本実施例の照明光学系１００は、従来の照明光学系
のようなレンズアレイや重畳レンズを有するインテグレ
ータ光学系を構成することなく、光照射面ＬＡの明るさ
をｘ方向に沿ってある程度均一とすることができる。

【００４０】以上説明したように、本実施例の照明光学
系１００は、従来の照明光学系において必要であったレ
ンズアレイや重畳レンズのような複数の光学要素を省略
して、ある程度均一な照明光を射出することができる。
従って、従来の照明光学系に比べて照明光学系を構成す
る光学要素の省略化、簡略化を図ることが可能である。

【００４１】なお、上記実施例は、直線で示されたシス
テム光軸ＳＸに沿って、各光学要素が配置された構成を
有しているが、これに限定されるものではなく、各光学
要素の間のいずれかの位置に反射板を配置して、光の光
路を偏向する構成としてもよい。

【００４２】Ｂ．プロジェクタ：図７は、本発明の照明
光学系を適用したプロジェクタを示す説明図である。こ
のプロジェクタ１０００は、照明光学系１００と、色光
分離光学系２００と、リレー光学系２２０と、３枚の透
過型の液晶ライトバルブ（液晶パネル）３００Ｒ，３０
０Ｇ，３００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５２
０と、投射光学系５４０とを備えている。

【００４３】照明光学系１００は、上述したように、偏
光方向の揃えられた直線偏光光（上述の例では、ｓ偏光
光）の照明光を射出する。照明光学系１００から射出さ
れた光は、色光分離光学系２００において赤（Ｒ），緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。分離され
た各色光は、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３
００Ｂの光照射面に照射され、それぞれの色光に対応す
る色信号（画像情報）に応じて変調される。液晶ライト
バルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて変調され
た３色の変調光線束は、クロスダイクロイックプリズム
５２０で合成され、投射光学系５４０によってスクリー
ンＳＣ上に投射される。これにより、スクリーンＳＣ上
にカラー画像が表示されることになる。なお、図７に示
すようなプロジェクタの各部の構成および機能について
は、例えば、本願出願人によって開示された特開平１０
−３２５９４号公報に詳述されているので、本明細書に
おいて詳細な説明は省略する。

【００４４】なお、従来の照明光学系を適用したプロジ
ェクタにおいては、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００
Ｇ，３００Ｂの光照射面の前には、入射する複数の部分
光線束のそれぞれを、それぞれの部分光線束の中心軸に
略平行な光線束に変換する平行化レンズ（コンデンサレ
ンズ）が、通常、設けられている。しかしながら、実施
例の照明光学系１００から射出される光線束は、上述し
たように、略平行光であるので、これらの平行化レンズ
も省略することができる。

【００４５】このプロジェクタ１０００は、従来の照明
光学系に比べて、光学要素の省略化、簡略化を図った照
明光学系１００を適用しているので、装置を構成する光
学要素の省略化、簡略化を図ることができる。

【００４６】なお、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００
Ｇ，３００Ｂが、本発明における電気光学装置に相当す
る。

【００４７】本発明は上記の実施例や実施形態に限られ
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種
々の態様において実施することが可能である。

【００４８】上記プロジェクタでは、電気光学装置とし
て透過型の液晶ライトバルブを適用したプロジェクタを
例に示しているが、これに限定されるものではない。反
射型の液晶ライトバルブを適用するプロジェクタであっ
てもよく、特定の直線偏光光を照明光として利用する全
てのタイプの電気光学装置を適用するプロジェクタであ
ればよい。

【００４９】上記実施例では、本発明の照明光学系をプ
ロジェクタに適用した場合を説明しているが、これに限
定されるものではない。本発明の照明光学系は、種々の
装置における照明光学系としても利用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての照明光学系の要部を
平面的に示す概略構成図である。

【図２】遮光板１３０の概略正面図である。

【図３】第１の偏光変換光学素子１４０Ａについて示す
説明図である。

【図４】偏光変換光学素子１４０Ａの変形例を示す説明
図である。

【図５】偏角プリズム１５０の概略斜視図である。

【図６】偏角プリズム１５０の変形例を示す概略斜視図
である。

【図７】本発明の照明光学系を適用したプロジェクタを
示す説明図である。

【図８】従来の照明光学系の要部を平面的に示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１００…照明光学系 １１０…光源ランプ １１２…発光管 １１４…楕円面鏡 １２０…凹レンズ １３０…遮光板 １３０ａｘ…中心光軸 １３０ａ…開口部 １４０…偏光変換光学系 １４０Ａ，１４０Ｂ…偏光変換光学素子 １４２…偏光分離プリズム １４２ａ…光入射面 １４２ｂ…光射出面 １４３…反射プリズム １４３ｂ…光射出面 １４４…λ／２位相差板 １４５…偏光分離面 １４６…反射面 １４７…透光性部材 １４８…透光性部材 １５０…偏角プリズム １５０ａｘ…中心光軸 １５０ａ，１５０ｂ…光射出面 １５０’…偏角プリズム １５０’ａｘ…中心光軸 １５０ａｒ，１５０ａｔ，１５０ｂｔ，１５０ｂｒ…光
射出面 ２００…色光分離光学系 ２２０…リレー光学系 ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶ライトバルブ（液
晶パネル） ５２０…クロスダイクロイックプリズム ５４０…投射光学系 １０００…プロジェクタ １１１０…光源 １１２０、１１３０…レンズアレイ １１２２，１１３２…小レンズ １１４０…偏光変換光学系 １１４２…偏光分離膜 １１４４…反射膜 １１５０…重畳レンズ ＳＸ…システム光軸 ＳＣ…スクリーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の光照射面に照明光を照射する照明
   光学系であって、 略平行な光線束を射出する光源と、 前記光源から射出された非偏光な光を偏光方向の揃えら
   れたほぼ１種類の直線偏光光に変換する２つの偏光変換
   光学素子を含む偏光変換光学系と、 前記２つの偏光変換光学素子から射出される２つの略平
   行な光線束を前記光照射面上で重畳するように偏向する
   偏向光学系と、を備え、 各偏光変換光学素子は、 非偏光な光を２種類の直線偏光光に分離する偏光分離面
   と、 前記２種類の直線偏光光のうち一方を反射する反射面
   と、 前記２種類の直線偏光光のいずれか一方の偏光方向を他
   方の偏光方向に揃える偏光変換要素と、を備え、 前記２つの偏光変換光学素子は、前記照明光学系の中心
   光軸を含む所定の面に対して互いの偏光分離面および反
   射面が対称となるとともに、互いの偏光分離面が隣接す
   るように配置されており、 前記隣接する２つの偏光分離面に入射する光の前記偏光
   変換光学系の光入射面は、前記２つの偏光変換光学素子
   が配列される方向に平行な所定の方向の大きさが、前記
   光照射面の前記所定の方向の大きさにほぼ等しくなるよ
   うに構成され、 前記各偏光変換光学素子の光射出面の前記所定の方向の
   大きさは、それぞれ前記光照射面の前記所定の方向の大
   きさにほぼ等しくなるように構成されており、 前記光源は、射出される光線束の前記所定の方向の大き
   さが、前記偏光変換光学系の光入射面の前記所定の方向
   の大きさにほぼ等しくなるように構成されている、 照明光学系。
2. 【請求項２】 請求項１記載の照明光学系であって、 前記光源は、 放射光を射出する光源ランプと、 前記放射光を反射して所定の方向に集光光として射出す
   る楕円面鏡と、 前記集光光を略平行光に変換して射出するレンズと、を
   備える、 照明光学系。
3. 【請求項３】 画像を投射するプロジェクタであって、 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電
   気光学装置と、 前記電気光学装置で得られる変調光を投射する投射光学
   系と、を備え、 前記照明光学系は、 略平行な光線束を射出する光源と、 前記光源から射出された非偏光な光を偏光方向の揃えら
   れたほぼ１種類の直線偏光光に変換する２つの偏光変換
   光学素子を含む偏光変換光学系と、 前記２つの偏光変換光学素子から射出される２つの略平
   行な光線束を前記電気光学装置の光照射面上で重畳する
   ように偏向する偏向光学系と、を備え、 各偏光変換光学素子は、 非偏光な光を２種類の直線偏光光に分離する偏光分離面
   と、 前記２種類の直線偏光光のうち一方を反射する反射面
   と、 前記２種類の直線偏光光のいずれか一方の偏光方向を他
   方の偏光方向に揃える偏光変換要素と、を備え、 前記２つの偏光変換光学素子は、前記照明光学系の中心
   光軸を含む所定の面に対して互いの偏光分離面および反
   射面が対称となるとともに、互いの偏光分離面が隣接す
   るように配置されており、 前記隣接する２つの偏光分離面に入射する光の前記偏光
   変換光学系の光入射面は、前記２つの偏光変換光学素子
   が配列される方向に平行な所定の方向の大きさが、前記
   光照射面の前記所定の方向の大きさにほぼ等しくなるよ
   うに構成され、 前記各偏光変換光学素子の光射出面の前記所定の方向の
   大きさは、それぞれ前記光照射面の前記所定の方向の大
   きさにほぼ等しくなるように構成されており、 前記光源は、射出される光線束の前記所定の方向の大き
   さが、前記偏光変換光学系の光入射面の前記所定の方向
   の大きさにほぼ等しくなるように構成されている、 プロジェクタ。